Промислові теплиці — це об'єкти, в яких рослинництво здійснюється у великих масштабах — часто це автоматизовані, закриті конструкції, що вимагають точного контролю умов навколишнього середовища: температури, вологості, освітленості, циркуляції повітря, поливу, підживлення, а також транспортування, пакування тощо.

Пневматика (та споріднені технології, такі як стиснене повітря та вакуум) можуть відігравати ключову роль у:

автоматизації приводних механізмів (наприклад, відкривання/закривання вікон, вентиляційних клапанів, жалюзі, штор)
управлінні системами зрошення, дозування добрив або хімічних речовин
системах внутрішнього транспорту (наприклад, стрічки, конвеєри, підйомники)
управлінні системами опалення та охолодження, особливо в системах повітрообміну
системах безпеки (клапани, переривники, запобіжні клапани)
моніторингу та вимірювальних системах (тиск, потік, вологість)
системах сушіння, вентиляції, очищення повітря – видалення вологи, фільтрація.

У проектному вимірі ключовими є: енергоефективність, автоматизація, надійність, стійкість до мікрокліматичних умов (вологість, великі коливання температури, часто агресивне середовище через добрива, пестициди тощо), простота обслуговування, сервіс, швидка реакція.

Автоматизація промислової теплиці: роботизована рука здійснює полив ряду зеленого салату. Пневматичні системи та автоматизація для підвищення ефективності вирощування

Особливості застосування в теплицях – що важливо

Щоб пневматичні рішення добре працювали в теплицях, варто врахувати:

Умови навколишнього середовища: висока вологість, наявність туману, води, добрив, можливо пестицидів – що може спричинити корозію, відкладення речовин, забруднення. Особливо важливими є ущільнення та матеріали, стійкі до вологи та хімічних речовин.
Безпека роботи: обладнання має бути захищене, щоб не створювати небезпеки для працівників, особливо пов'язаної з рухом швидкодіючих елементів.
Простота обслуговування та ремонту: доступ до запасних частин, модульність, стандартні елементи (наприклад, приводи відповідно до стандартів ISO), можливість регенерації.
Норми та правила: стандарти якості (наприклад, ISO), правила безпеки (наприклад, запобіжні клапани, ATEX у випадку пилу, якщо виробництво генерує запилення), гігієнічні норми, якщо це стосується виробництва харчових продуктів.
Енергоефективність: споживання стисненого повітря є дорогим; мінімізація втрат, правильний вибір потоків, зменшення втрат тиску, відповідний розмір обладнання, рекуперація енергії, де це можливо.
Автоматизація та інтеграція: системи управління (PLC, SCADA), датчики, можливість дистанційного моніторингу, конфігурація роботи відповідно до дня/ночі, погоди.

Автоматизована система зрошення в промисловій теплиці. Використання мембранних клапанів та роботизованих механізмів для точного дозування води та добрив для салату

Переваги та виклики – технічні аспекти

Переваги

Швидка реакція пневматичних механізмів, простота дії (менше складних рухомих елементів, ніж у електродвигунах у деяких випадках)
Можливість централізації стисненого повітря, що може бути більш економічним у великих установках
Хороші умови роботи у вологому середовищі, якщо використовуються відповідні матеріали та засоби захисту
Масштабованість та модульність: можна легко підключати додаткові пристрої

Роботизована установка для пересадки розсади в промисловій теплиці. Ілюстрація автоматичного змащування та обслуговування ущільнень циліндрів для безперебійної роботи обладнання

Виклики / пастки

Втрати тиску – важливий правильний підбір перерізів трубопроводів, мінімізація довжини, якість з'єднань, ущільнень
Енергоємність – компресори потребують енергії, осушення повітря тощо, експлуатаційні витрати можуть бути значними
Технічне обслуговування – фільтри, ущільнення, клапани, змащення – недбалість може призвести до виходу з ладу або зниження продуктивності.
Умови корозії, забруднення – добрива, пестициди, водяна пара, сіль – матеріали та покриття повинні бути стійкими.
Необхідна ретельність при проектуванні систем управління та безпеки.

Ряди розсади в автоматизованій промисловій теплиці з верхньою системою поливу. Ілюстрація використання сервісних пристроїв серії MS для забезпечення чистоти та стабільного тиску повітря

Пропозиція Festo в контексті промислових теплиць

Компанія Festo, що має понад столітній досвід у галузі пневматичної та електричної автоматизації, пропонує спеціальні рішення для садівництва, теплиць та вирощування в контрольованому середовищі (CEA – Controlled Environment Agriculture).

Автоматичний пересаджувач із затискним механізмом, що утримує саджанець. Використання сервоприводів та осей Festo для високоточної роботи в промислових теплицях

A) Чутлива та точна автоматизація виробництва саджанців

Автоматизована обробка саджанців є ключовим етапом сучасного виробництва рослин. Делікатні саджанці повинні бути ідентифіковані, обережно захоплені та висаджені з високою точністю – це завдання вимагає максимальної точності та швидкості. Festo пропонує індивідуальні рішення для всіх цих процесів. Захват MultiChoiceGripper гнучко пристосовується до різних розмірів рослин і дозволяє захоплювати їх без пошкоджень. Клапанний термінал VTUX забезпечує швидке управління і високу частоту циклів. Вакуумний генератор VN забезпечує надійну обробку завдяки постійному розрідженню. Платформа автоматизації CPX-E пропонує велику обчислювальну потужність, необхідну для обробки зображень. Ці компоненти допомагають конструкторам машин розробляти ефективні та потужні рішення автоматизації для вимогливих середовищ, які є надійними, точними та делікатними для кожної рослини.

Конвеєрна лінія з пневматичними захватами, що транспортують молоді саджанці декоративних рослин або квітів. Автоматизація пакування та сортування у квітковій галузі

Б) Автоматичне пересаджування: рішення для сучасних пересаджувачів

Трансплантатори відіграють ключову роль у сучасному садівництві. Вони автоматизують делікатне пересаджування саджанців з малих лотків у більші лотки або ділянки вирощування. Ці системи захоплюють і транспортують саджанці, сортують їх за якістю і розміщують точно, швидко і делікатно. Автоматизація необхідна для забезпечення рівномірного розміщення рослин і оптимальних умов зростання. Festo пропонує індивідуальні рішення для цього складного завдання: 2-осьові маніпуляційні системи з сервоприводами CMMT-ST, кроковими двигунами EMMT-ST і зубчастими ременями ELGD-TB забезпечують точність, необхідну для точного розміщення і сортування рослин.

Пристрої для обслуговування стисненого повітря (серія MS) забезпечують чисте, стабільне стиснене повітря для точного захоплення та плавних рухів.

Клопатні термінали VTUX забезпечують швидке та точне керування пневматичними циліндрами, що ідеально підходить для швидкого переміщення та сортування рослин.

Поєднання чистого стисненого повітря, швидкого керування та точного позиціонування є основою ефективних і надійних пересаджувачів та дозволяє досягти максимальної продуктивності і мінімізувати пошкодження рослин.

Автоматизована система транспортування розсади на конвеєрі. Використання лінійних приводів DGC-K для підвищення продуктивності та переміщення лотків з рослинами.

B) Автоматизований транспорт рослин: підвищіть продуктивність завдяки надійним компонентам

Автоматизовані системи транспортування рослин мають ключове значення для оптимізації потоку матеріалів у великих розсадниках і теплицях. Ці системи забезпечують ефективне переміщення рослин між різними фазами росту та станціями обробки, гарантуючи безперебійність процесу. Рослини сортуються за розміром і якістю, а потім транспортуються до відповідних станцій. Автоматизація зменшує обсяг ручної праці та підвищує продуктивність.

Елементи пневматичної системи керування та електроніка у шафі промислової теплиці. Оптимізація споживання енергії та підвищення ROI завдяки автоматизованим пневматичним рішенням

Festo пропонує надійні та безпечні компоненти для цих систем. Завдяки нашій серії Simplified Motion Series можна просто та економічно вирішити найпростіші завдання, пов'язані з рухом і позиціонуванням. Клапани VUVG забезпечують швидке і точне керування циліндрами для синхронізації рухів. Лінійні приводи DGC-K забезпечують плавний транспорт на великі відстані, що ідеально підходить для стрічкових конвеєрів або транспортування між робочими місцями. Труби PUN-H забезпечують надійну і ефективну подачу стисненого повітря. Ці компоненти плавно взаємодіють між собою, створюючи високоефективну систему, яка мінімізує простої та максимізує продуктивність.

Роботизований захват (Multichoice Gripper) від Festo, що з високою точністю переміщує горщик із саджанцями. Демонстрація прецизійної роботи з рослинами в промисловій теплиці.

Г) Автоматизація у квітковій галузі: сортування та пакування квітів і декоративних рослин

Сортування та пакування квітів — це спеціальне завдання автоматизації в садівництві. Сучасні системи ефективно пакують квіти, готові до розподілу. Цей процес включає сортування за якістю та сортом, вкладання захисних рукавів та передачу упакованих квітів для подальшої обробки. Ця автоматизація має ключове значення для делікатного оброблення ніжних квітів після їх збору та доставки споживачам в оптимальній якості. Festo пропонує електричні та пневматичні рішення для цього складного завдання. Сервоприводи CMMT-ST і крокові двигуни EMMT-ST у поєднанні з зубчастою стрічкою ELGD-TB забезпечують синхронізовані рухи захватів робота, гарантуючи плавне поводження з квітами. Рішення Festo для захватів, адаптовані до різних розмірів і форм квітів, забезпечують надійний захват без пошкоджень. Компактні циліндри ADN-S виконують допоміжні завдання, такі як регулювання рукавів і точне позиціонування квітів. Завдяки поєднанню електричних приводів, гнучких захватів і надійних пневматичних компонентів, Festo пропонує комплексні рішення для автоматизації сортування та пакування квітів і декоративних рослин.

Двоє фахівців серед рядів червоних квітів у промисловій теплиці. Ілюстрація системи опалення гарячою водою з пневматичним керуванням клапанами для регулювання температури

Інтеграція пневматики з іншими системами теплиці

Пневматичні системи не працюють у вакуумі – вони є частиною широкої екосистеми технічних систем у теплиці. Тому вже на етапі проектування потрібно думати про їх інтеграцію з системами:

електричними та промисловою автоматикою (PLC, SCADA) – пневматичні приводи, клапани та датчики повинні комунікувати з центральним блоком управління кліматом теплиці (система кондиціонування та опалення, система зрошення, системи LED-освітлення тощо). ПНЕВМАТ пропонує клапани з електричними котушками та елементи, пристосовані для роботи в електронно керованій автоматиці.
системами опалення та вентиляції – стиснене повітря може керувати заслінками, дроселями, вентиляційними жалюзі та клапанами, що регулюють подачу теплоносія (наприклад, гарячої води або пари). Пневматичні мембранні клапани та мембранні клапани можуть бути інтегровані з водяними клапанами.
водопостачальними та зрошувальними системами – пневматично керовані клапани можуть відкривати/закривати секції зрошувальної системи або дозувати добрива. Пневматика є більш стійкою до впливу води та вологи, ніж типова електрична автоматика, що підвищує її надійність.
водопостачальними та зрошувальними системами – пневматичні клапани можуть відкривати/закривати секції зрошувальної системи або дозувати добрива. Пневматика є більш стійкою до впливу води та вологи, ніж типова електрична автоматика, що підвищує надійність.
внутрішнім транспортом і логістикою теплиць – у великих теплицях часто використовуються автоматичні візки, конвеєри, транспортні столи. Пневматичні приводи можуть підіймати або переміщувати вантажі, а стиснене повітря може живити, наприклад, вакуумні захвати. ПНЕВМАТ пропонує широкий асортимент присосок, елементів вакууму та керуючих клапанів.

Ряди рослин у високоавтоматизованій вертикальній фермі або теплиці. Ілюстрація інтеграції PLC та SCADA систем для автоматичного керування кліматом та обладнанням теплиці

Безпека та відповідність нормам

Усі пневмcатичні установки в теплиці повинні відповідати вимогам безпеки та нормам охорони праці, зокрема:

запобіжні клапани та відсічні клапани повинні відповідати директиві про обладнання, що працює під тиском (PED),

маркування трубопроводів та точок відбору стисненого повітря,

використання захисних кожухів та завіс навколо рухомих приводів,

захист систем управління (наприклад, подвійні запобіжні клапани в системах підйому),

використання клапанів ATEX у зонах, що піддаються вибуховій небезпеці (наприклад, склади добрив або пилу),

інструкції на робочому місці та навчання з роботи з пневматичним обладнанням.

Компанія ПНЕВМАТ постачає компоненти, що мають сертифікати відповідності європейським стандартам (CE, ISO, ATEX), що полегшує виконання формальних вимог під час приймання установок.

Роботизована рука збирає стиглі помідори у промисловій теплиці. Контекст: використання ATEX клапанів у приміщеннях зі складами добрив для запобігання небезпеці вибуху.

Економічний аналіз – вартість та окупність інвестицій

Хоча інвестиції в пневматичну установку в теплиці здаються дорогими, на практиці вони можуть:

збільшити врожайність та якість продукції завдяки кращому контролю мікроклімату (наприклад, швидка реакція на зміни температури шляхом відкриття/закриття вікон),
зменшити витрати на робочу силу – автоматизація багатьох операцій (наприклад, затінення, полив, збір, сортування, переміщення) зменшує необхідність ручної праці,
зменшити витрати на обслуговування – пневматичні пристрої довговічні, а їх обслуговування є відносно дешевим,
зменшити витрати на енергію – якщо використовувати сучасні компресори та системи очищення повітря, а також усунути витоки.

Типовий термін окупності інвестицій (ROI) у сучасну пневматичну установку в теплиці становить 2–4 роки, причому він може бути коротшим у випадку великих, високоавтоматизованих теплиць.

Вас може зацікавити:

Автор

Захар Магеровський

Оператор

+38-(067)-75-53-862

[email protected]

Графік роботи:

9:00 - 17:00